高灵敏度伽马射线追踪阵列GRETA建成

研究人员本月早些时候宣布，他们已经完成了伽马射线能量追踪阵列（GRETA）的主要建设工作。GRETA是一种用于伽马射线光谱分析的高精度工具，据加州大学伯克利分校研究员、GRETA项目主任Paul Fallon介绍，其灵敏度将比以往核科学实验提高10至100倍。8月8日，劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）发表的一篇文章中引用了Fallon的发言，GRETA的项目领导团队驻扎在该实验室，GRETA也在此组装。

包括伯克利实验室核科学、工程和计算部门、密歇根州立大学、阿贡国家实验室和橡树岭国家实验室在内的科学家与工程师团队现已完成GRETA关键组件的建设工作，包括电子设备、计算机系统、机械系统以及大部分高纯度锗探测器模块。

下一步目标是FRIB：GRETA已按计划准备运往密歇根州立大学的稀有同位素束流设施（FRIB），FRIB的稀有同位素将被引导至GRETA的中心。伯克利实验室表示，GRETA不仅具备高灵敏度，还设计得非常灵活，可以在FRIB的多个工作站之间移动，以暴露于不同类型和能量的粒子束下。未来，GRETA还将前往阿贡串联直线加速器系统（ATLAS）。阿贡实验室预计在2028或2029年接收GRETA，并计划让其在多个设施间移动以最大化利用效率。

在FRIB（美国能源部科学办公室的用户设施），研究人员预计今年夏天将从伯克利实验室接收GRETA，秋季安装，并于2026年启动首批实验。

结构与性能：GRETA是早期项目GRETINA的扩展，后者使用了12个锗探测器模块捕捉伽马射线。GRETA将整合目前正在阿贡实验室运行的GRETINA的探测器模块，总数达到30个，围绕目标形成一个完整的球体，提升仪器的追踪能力。GRETA的球形铝制框架分为两半，便于更换目标。

每个探测器模块由四个锥形六边形晶体组成，这些晶体制造难度高——每年仅能生产约四个模块。当这些模块冷却至低温时，晶体将测量发射的伽马射线（原子从激发态返回稳定态时产生的光粒子）的三维路径和能量，帮助研究人员重建其在晶体中的相互作用。

科学家将能够测试原子核能容纳的质子和中子的极限，探索“滴线”——超过这一界限时，中子或质子将无法结合在原子核内，而是“滴落”。其他实验将研究梨形原子核，以寻找自然界基本对称性的微小破坏并探索宇宙为何主要由物质而非反物质构成。

阿贡合作：阿贡实验室一直是GRETA广泛合作的一部分，并于8月20日发布了其自己的新闻稿，改编自伯克利实验室的报道，详细介绍了阿贡研究人员在GRETA触发器系统、伽马射线追踪算法和电子设备方面的工作。

阿贡实验室物理学部低能核物理组临时负责人、实验物理学家Dariusz Seweryniak表示：“我们的工程师设计了GRETA数据采集系统的触发器系统，这是整个系统的核心。”GRETA的触发器系统在阿贡完成测试后，已于伯克利实验室与其他组件集成。

触发器系统的主要作用是从实验中产生的大量信号中识别和筛选出感兴趣的事件。对于GRETA而言，触发器系统仅记录最相关的伽马射线相互作用数据以供进一步分析。